TW201908610A - 帶有多線的頭部下方螺紋的螺釘及用於此用途之安裝配置 - Google Patents

帶有多線的頭部下方螺紋的螺釘及用於此用途之安裝配置

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    • F16B39/282—Locking by means of special shape of work-engaging surfaces, e.g. notched or toothed nuts

Abstract

本發明提供一種螺釘(10)，其具有：一頭部(11)，該頭部具有用於一工具之一螺釘驅動件；一桿(18)，該桿具有至少一第一螺紋區段(13)及一第二螺紋區段(15)；及一尖端(16)。該第一螺紋區段(13)為一頭部下方螺紋，該頭部下方螺紋鄰接一無螺紋的頭部下方區段(12)。該頭部下方螺紋(13)經設計為至少一雙線螺紋，且該第一螺紋區段(13)之螺距大於該第二螺紋區段(15)之螺距，其中在該第一螺紋區段之整個螺紋長度上的軸向程差可不超過3.5mm。

Description

帶有多線的頭部下方螺紋的螺釘及用於此用途之安裝配置
本發明係關於一種螺釘，其具有：一頭部，該頭部具有用於一工具之一螺釘驅動件；一桿；及一尖端，其中一多線的頭部下方螺紋配置在該頭部下方，鄰接一無螺紋區段。此類型之螺釘用於將建築外殼元件之型材附接至一基礎結構上。
此外，本發明係關於一種利用此類螺釘之安裝配置，及將此類螺釘用於附接建築外殼元件之用途。
建築外殼元件應理解為用於覆蓋屋頂及牆壁之元件，諸如面板或夾層面板、梯形板、高型材元件或波形型材元件。夾層面板通常由絕緣材料與薄金屬板之複合物組成，且在下文中亦被稱為層狀部件(layered pack)。基礎結構將通常由木材及/或金屬(型材)組成，但亦可包含砌磚或混凝土。
建築外殼元件之特徵在於，該等建築外殼元件有輪廓且因此不能完全平放在平面基礎結構上。另外，特別當在屋頂結構中使用梯形板時，該等建築外殼元件必須安裝至輪廓之凸出的位置處，以避免雨水入侵。此使得利用傳統附接裝置之擰入程序變得困難，此係因為存在如下風險：由於過強的擰入而使型材彎曲或損壞，或在不足夠強的安裝之情況下，型材易受風載荷影響。
如已知的，此問題在先前技術中得到解決，因為提供單獨的頭部下方螺紋。在擰入至基礎結構中之程序完成前不久，頭部下方螺紋將與型材板接合且將型材板精確地壓緊至螺釘頭部上。因此，型材蓋板直接地保持在附接裝置上，且可將蓋板上之任何負載直接地引導至附接裝置中。若不存在頭部下方螺紋，則蓋板可能在負載朝向基礎結構的情況下被向下壓(視絕緣層之強度而定)，此又損害屋頂結構之不滲透性。
頭部下方螺紋經常與配置在螺紋區段與頭部下部面之間的無螺紋的桿區段組合使用。由此，在擰入程序快結束時，將型材板朝向螺釘頭部牽拉且進入至無螺紋區段中。在那裏，螺釘可在型材板中自由地旋轉，且因此可調整螺釘裝配；板相對於頭部之位置保持不變。同時實現對抗任何反向旋轉之防護。另外，在無螺紋區段中可設置墊圈或密封元件，或兩者之組合。
即使無螺紋區段、頭部下方螺紋及墊圈/密封元件之組合被證明可行，該組合仍具有如下問題：作為最上方元件且最多地暴露於環境力下的型材板在安裝狀態下由根據先前技術之螺釘僅藉由螺紋收尾支撐。
此問題由本申請人的DE10 2014 000 940 A1如下克服：後者中所描述之螺釘(圖1)具有如下特殊特徵：頭部側的螺紋收尾如此組態，使得朝向頭部之螺紋側面至頭部下部面不小於一恆定距離且因此界定一端平面。該螺紋側面由此形成比切斷或平面的螺紋收尾更大的支撐面。然而，即使此經改良之支撐面僅配置在一側，型材板於頭部下部面上之接觸壓力確實為面狀的，但圍繞周邊非對稱。
本發明之目的在於改良上述先前技術的螺釘，尤其係提高操作之可靠性及提高安裝狀態下之保持力。
此目標係藉助於根據獨立技術方案之一種螺釘、一種安裝配置及一種此螺釘之應用來達成。從屬技術方案各自描述有利的實施例。
因此，根據本發明之螺釘10包含：頭部11，該頭部具有用於一工具之一螺釘驅動件；桿18，該桿具有至少第一螺紋區段13及第二螺紋區段15；及尖端16。第一螺紋區段13為一頭部下方螺紋，該頭部下方螺紋鄰接一無螺紋的頭部下方區段12 (參看圖5)。該頭部下方螺紋13經設計為至少一雙線螺紋，其中第一螺紋區段13之螺距大於第二螺紋區段15之螺距，且在第一螺紋區段之整個螺紋長度上的軸向程差為至多3.5mm。
如先前技術中常見的，螺距被視為同一螺紋輪廓的兩個相鄰螺紋尖端之間的沿軸向方向量測之距離，該距離亦可直觀地觀察為每完整360°一周所經歷的擰入深度。根據本發明，要求關於第一螺紋區段13之整個螺紋長度，第一螺紋區段13相對於第二螺紋區段15的可達成之程差(由於不同的螺距)可為至多3.5 mm。自技術方面看，此意謂，在第一螺紋區段13中，在其整個圈長上觀察，接合之組件比當前與第二螺紋區段15接合之組件沿軸向進一步移動至多3.5mm。當螺釘藉助於第二螺紋區段以距離x沉入基礎結構中時；與此同時，即當短的第一螺紋區段13經完全通過時，與第一螺紋區段接合之蓋板進一步前進至多x + 3.5 mm。在安裝時，在到達蓋板之末端位置前不久，螺釘因此比螺釘沉入至基礎結構中更進一步地朝向螺釘頭部移動。由此能夠保證，蓋板不會如在先前技術中可能的那樣容易朝向基礎結構彎曲。因此實現更高的操作可靠性。
有利地，在第一13與第二螺紋區段15之間設置有無螺紋的桿區段14。附接裝置之擰入深度與蓋板及絕緣層之層狀部件相匹配。此層狀部件在製造技術上最簡單地能夠藉助於變化長度之無螺紋的桿區段來實現。第二螺紋區段15較佳自桿18 (即，螺釘之軸向、基本上柱形截面)延伸至尖端16。「至尖端」在此意謂尖端之逐漸變細的部分且不僅僅是直至螺釘之最外部尖端的螺紋輪廓。該尖端可完全設計為鑽頭尖端或移位尖端，且仍然具有延伸至尖端中的螺紋區段。
在一較佳實施例中，將第一螺紋區段13之螺距選擇為第二螺紋區段15之螺距的至少1.7倍且至多4倍。在一另外規格中，對於螺釘標稱直徑在4 mm與8 mm之間的情況，將第一螺紋區段13之螺距選擇為在1 mm與3 mm之間。其他值係自基於上述資訊之反算得出。
由於在螺紋區段13中多線的(至少雙線的)螺紋加上所要求的相對於螺紋區段15更大的螺距，所實現的螺紋之數目(表述為多倍的圈數)可以非常小。在一較佳實施例中，頭部下方螺紋、即第一螺紋區段13具有僅0.5至1.5倍的圈長，較佳僅0.5至0.8倍的圈長。
頭部下方螺紋、即第一螺紋區段13之頭部側收尾之實施例可以切斷方式設計。「切斷」意謂螺紋之突然終止，而不對側面截面或側面高度進行期望的修改(參考圖4，細節29)。亦可設想在圖3中展示為細節27之圓頭實施例。在一另外實施例中，頭部下方螺紋、即第一螺紋區段13之收尾的面向頭部下部面的螺紋側面可如此設計，使得該等螺紋側面至頭部下部面不小於一恆定距離且因此界定一端平面。此實施例藉由細節25清楚地展示於圖1中。由此形成圍繞圓周對稱分佈的用於待安裝或已安裝之蓋板的至少兩個支撐點或支撐面。
在一另外實施例中，根據本發明之螺釘具有在第一螺紋區段13中的一非對稱設計之螺紋。非對稱的螺紋(參看圖2)顯示螺紋側面21、23之不同角度α、β。該等角度在此情形中係定義為螺紋側面上的切線與至螺紋中心軸線的垂線之間的角度(參考此線在螺紋牙底上的螺紋側面之根部上的交點)。
在第一螺紋區段13中，頭部側的(=沿軸向面向頭部的)螺紋側面21較佳比尖端側的(=沿軸向面向尖端的)側面23更陡(=更大的銳角)。
根據本發明之螺釘10的尖端16可實現為鑽頭尖端、自攻的、切螺紋的或移位尖端，且可完全地或部分地具有單線或多線的螺紋。該設計將取決於使用目的及該螺釘所要支撐於其中之材料。
螺釘頭部11本身可如先前技術中已知地設計；螺釘頭部之個別設計(六角形頭部、柱形頭部、埋頭、圓形頭部、扁圓頭或類似物)對於本發明起次要作用。螺釘驅動件可根據需求進行設計(梅花頭、一字頭、外六角/內六角、…)且針對手動及機械操作進行最佳化。頭部較佳具有平的下部面(朝向桿)或沿徑向背離桿的方向加寬之盤狀下部面，此改良在待螺釘連接的材料上之支撐。
可使用碳鋼(在需要時硬化)、不鏽鋼或雙金屬結構作為用於根據本發明之螺釘的材料。
釘入至基礎結構中以用於附接型材板的根據本發明之螺釘能夠描述為安裝配置，其中型材板加上任何絕緣層被稱為層狀部件。
用於附接至基礎結構之用途的此安裝配置因此包含層狀部件及如上所述的螺釘，該層狀部件具有至少一個薄的實心板作為外部元件。層狀部件之厚度在此較佳基本上等於在第一螺紋區段13與第二螺紋區段15之間的無螺紋的桿區段14之長度加上第一頭部下方區段13之軸向長度加上無螺紋的頭部下方區段12的長度。此設計規則針對應用情形最佳化螺釘。
在設計無螺紋的頭部下方區段12之長度時，基本上要考慮到兩種應用情形。第一應用情形為：螺釘應與額外的墊圈及/或密封元件(密封圈、絕緣物)一起安裝。在沒有額外元件之簡單情形中，此安裝配置中的無螺紋的頭部下方區段12之軸向長度基本上對應於層狀部件之板的厚度。在具有額外元件之較複雜情形中，無螺紋的頭部下方區段12之軸向長度基本上對應於層狀部件之板加上可選的墊圈及密封元件的厚度。藉助於該設計，可以保證：在擰入過程期間，外部的型材板移動至無螺紋的頭部下方區段12中，型材板在此由頭部下方螺紋的至少兩個收尾支撐且藉由可能提供之墊圈/密封元件朝向頭部11擠壓。同時達成對抗任何反向旋轉之防護。
根據本發明之螺釘應用於將諸如板元件、面板、夾層面板、梯形型材的具有及不具有絕緣元件之建築外殼元件安裝或附接在由金屬、木材、砌磚及/或混凝土製成的基礎結構上。
圖5展示螺釘10，其具有頭部11及界定螺釘之縱向軸線的桿18。(第二)螺紋區段15自尖端16延伸直至該桿中。在螺釘10之頭部11下方，自頭部11朝向尖端16觀察，跟隨有具限定長度之無螺紋的頭部下方區段12及第一螺紋區段13(頭部下方螺紋)。根據本發明，此頭部下方螺紋經設計具有至少雙線。此螺紋接著鄰接無螺紋的桿區段14，而無螺紋的桿區段又跟隨有已經提及之第二螺紋區段15。
圖2展示頭部下方螺紋13之一較佳實施例的細節，具有不同角度α、β之非對稱設計。根據本發明，α＜β，即頭部側的螺紋側面21經設計比尖端側的側面23更陡。
圖1、圖3及圖4展示頭部下方螺紋的頭部側收尾之各種實施例。替代以逐漸減小的螺紋輪廓高度來實現收尾，圖4展示切斷的螺紋末端29，即突然的末端，其中，螺紋高度幾乎直接降低至零。圖3展示一圓頭變型27，該圓頭變型對於某些應用可為有利的。
圖1中之細節25展示頭部下方螺紋、即第一螺紋區段13之收尾的朝向頭部下部面的螺紋側面與頭部下部面不小於一恆定距離且因此界定一端平面。藉助於此設計，替代點狀支撐而實現了支撐面。
在先前描述中、在附圖中以及在申請專利範圍中所揭示的本發明之特徵既可以單獨地亦可以以在技術上有意義的或有利的任何組合對於實現本發明是實質性的。未明確說明的特徵組合並不代表此組合係無意義的或無法實現的。相反，一起說明的特徵並不表示在該等特徵之間在任意情形下都存在結構上及/或功能上的聯繫。
10‧‧‧螺釘
11‧‧‧頭部
12‧‧‧無螺紋的頭部下方區段
13‧‧‧第一螺紋區段、頭部下方螺紋
14‧‧‧無螺紋的桿區段
15‧‧‧第二螺紋區段
16‧‧‧尖端
18‧‧‧桿
21‧‧‧頭部側的螺紋側面
23‧‧‧尖端側的(螺紋)側面
25‧‧‧第一螺紋區段13之頭部側收尾，其與頭部下部面具有恆定距離且界定一端平面
27‧‧‧第一螺紋區段13之頭部側的圓頭收尾
29‧‧‧第一螺紋區段13之頭部側的切斷收尾
現在參考附圖用實例描述本發明。

Claims (14)

  1. 一種螺釘(10)，其具有： 一頭部(11)，該頭部具有用於一工具之一螺釘驅動件， 一桿(18)，該桿具有至少一第一螺紋區段(13)及一第二螺紋區段(15)， 一尖端(16)， 其中該第一螺紋區段(13)為一頭部下方螺紋，該頭部下方螺紋鄰接一無螺紋的頭部下方區段(12)， 且該頭部下方螺紋(13)經設計具有至少雙線， 其特徵在於， 該第一螺紋區段(13)之螺距大於該第二螺紋區段(15)之螺距，且 在該第一螺紋區段之整個螺紋長度上的軸向程差為至多3.5mm。
  2. 如請求項1之螺釘，其中 ，一無螺紋的桿區段(14)配置於該第一螺紋區段(13)與該第二螺紋區段(15)之間。
  3. 如請求項1之螺釘，其中 ，該第二螺紋區段(15)自該桿(18)延伸至該尖端(16)中。
  4. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，該第一螺紋區段(13)之該螺距為該第二螺紋區段(15)之該螺距的至少1.7倍且至多4倍大。
  5. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，在一標稱螺釘直徑在4 mm與9 mm之間的情況下，該第一螺紋區段(13)之該螺距在1 mm與3 mm之間。
  6. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，該頭部下方螺紋、即該第一螺紋區段(13)僅具有0.5至1.5倍的圈長，較佳僅具有0.5至0.8倍的圈長。
  7. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，該頭部下方螺紋、即該第一螺紋區段(13)之頭部側收尾係以切斷方式設計。
  8. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，該頭部下方螺紋、即該第一螺紋區段(13)之該等收尾的面向該頭部之下部面的螺紋側面至該頭部下部面不小於一恆定距離且因此界定一端平面。
  9. 如請求項1至3中任一項之螺釘，其中 ，該第一螺紋區段(13)之螺紋具有一非對稱設計。
  10. 如請求項9之螺釘，其中 ，在該第一螺紋區段(13)中，頭部側的螺紋側面(21)經設計成比尖端側的側面(23)更陡。
  11. 一種用於附接至一基礎結構之用途的安裝配置，其包含一層狀部件及如請求項1至10之螺釘，該層狀部件具有至少一個薄的實心板作為外部元件，其特徵在於 ，該層狀部件之厚度較佳基本上等於在第一螺紋區段(13)與第二螺紋區段(15)之間的無螺紋的桿區段(14)之長度，加上第一頭部下方區段(13)之軸向長度，加上無螺紋的頭部下方區段(12)之長度。
  12. 如請求項11之安裝配置，其中 ，該無螺紋的頭部下方區段(12)之軸向長度基本上對應於該層狀部件之該薄板的厚度。
  13. 如請求項11之安裝配置，其中 ，該無螺紋的頭部下方區段(12)之該軸向長度基本上對應於該層狀部件之該板加上可選的墊圈及密封元件之厚度。
  14. 一種如請求項1至10之螺釘的用途，用於將諸如板元件、面板、夾層面板、梯形型材之建築外殼元件附接在由金屬、木材、砌磚及/或混凝土製成的基礎結構上。
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